贮料斗扇形闸门开启力的设计与计算

l 刁 ’ 一 《建设机械技术与管理~1995年第1期(总第39期) 5|l 7 寸 — J 贮料斗扇形闸门开启力的设计与计算 长沙建设机械研究院 苎 ·，． 提要 ：混凝土搅拌站用贮料斗卸料门开启力，至今没有完整的计算方法，在实际设计上常用类比 计给料机构。本文提出了物料对给料设备的压应力，并引用了贮料斗卸料 口的“水力半径”R 的 ，只要知道所装物料的性质和卸料口形状、大小，就可以计算出开启力的大小。方法简单实用。 在混凝土搅拌站或者配料站上，砂石和水泥料斗 一 般是必不可少的，贮料斗包括料斗本身以及闸门或 给料机，料位指示器等装置，贮料斗的种类一般有砂石 贮料斗和水泥贮料斗(水泥仓)，贮料斗均设有给料设 备，砂石贮料斗上常 用的有扇形闸门，颚式闸门，皮带 给料机等。由于扇形闸门的构造简单，所以，在混凝土 搅拌装置中最常用。 1．扇形闸门的构造及受力分析 图 1是混凝土搅拌装置中常用的一种扇形闸门的 结构图，卸料门是用气缸控制其开闭的，气缸的拉力便 是开门所用的动力 T，由于扇形闸门卸料门受贮料斗 内物料重力 G的作用，所以开启卸料门需克服重力 G 作用下所产生的摩擦力 F，卸料闸门受力情况分析如图 1b所示。对卸料 门回转铰点 0取矩，由此可求得开启 卸料门的拉力 T为 ： R T一 F ⋯⋯⋯ ⋯⋯ ⋯⋯⋯ ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ (1) r ’ 其中：F—f钢 ·G—f钢 · A ⋯⋯⋯⋯⋯·一 (2) 式中：G一 物料的重力，N； d—— 卸料 口处单位面积上的压力，N／cm ； A——卸料口的面积，cm。； f钢——卸料门(材料 Q235一A)与物料的摩 擦系数。 公式 (1)给出了设计扇形闸门开门气缸选型的依 据。 ’ 2．卸料门压应力 d的计算 由扇形 闸门的受力分析得知，要求得气缸 开门的 拉力T，必须得知卸料门的压应力d，参照《混凝土机械 和桩工机械' 教材 民兵爆破地雷教材pdf初中剪纸校本课程教材衍纸校本课程教材排球校本教材中国舞蹈家协会第四版四级教材 获知： 当卸料口 位于料斗下方时(如图 2中 a所示) 。一患 ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯l_-．(3) 当却料口位于料斗侧面时(如图2中b所示) 。一 (COS2G n2a) ．．⋯ ⋯ ⋯ ⋯ -．(4) 式中：m一丽1--sine — — 物料的内摩擦角； r——物料的密度，kg／cm。； ， R．——卸料口的水力半径，cm； g——重力加速度，取 g一9．81m／s f——物料的内摩擦系数 ； a卸料口位于侧面时；斗底与水平线夹角 ，。 在公式(3)、(4)中，除水力半径 R。以外 ，只要知道 贮料斗内所装的是砂石 ，还是水泥，其它各参数就能确 定。也就是说，要求碍物料对卸料门的压应力 o，就必须 先求得卸料口的水力半径 R．。 3．水力半径 R．的确定 ： 在贮料斗的设计中，卸料 口可根据实际需要或结 构布置方便而设计成圆形，方形或矩形等，对于不同形 状的卸料口。其水力半径＆ 是不同的 只有确定了不 同形状卸料口的水力半径R，，才能较方便的计算出物 料对卸料门的压应力 d。 3．1几个概念的定l义 为了便于理解和计算，在此引用流体力学上 的几 个概念。 3．1．1湿周：过流断面 A上被流体浸润的固体壁面周 线 (图 3所示的粗线)，称为湿周x。 图 1 PZ25 ‘n) (h) 图 2 卸料口位置 13 ／ ， 容 设 念 内 法 概 ，^ e ～ 维普资讯 http://www.cqvip.com 《建设机械技 术与管理H995年 第 1期 (总第 39期) 图 3 过流断面和湿周 3．1．2水力半径 ：过流断面面积与湿周之 比，称为水力 半径 R。 即R。一 “⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．(5) 3．I．3水力直径 ：四倍过流断面面积与湿周之比， 称为水力直径(当量直径)d。。 即d。一4令一4R ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯(6) ^ 不同形状过流断面的水力直径见表 1 断 面 警证 胁 躲 辫 萄 b一 bh d l d2 承力直径 d h 。 b+h 表 1 不同形_状过 断直的水力直径 表 1给出了不同形状的过流断面的水力直径D ， 在实际计算中可参照 换算出贮料斗卸料口的水力 半径 R。。 3．2极限水力半径 R 。 在实际计算中，当贮料斗内所装 物料粒度较大时， 即装石子时，实际出口面积要小于卸料口的面积。若卸 料口直径为D，则实际出口直径为D—a，其中a为物料 (即石子)的粒度。如图 4所示 ；这就是说在贮料斗为石 子，则要考虑l应用极限水力半径Rks进行计算。 图 4 粒度a对 D的影响 4．计算举例 图 I就是 PZ25型混凝土配料站和 HZS35型混凝 土搅 始移右贮斗的结构图和童力分析图，由上述公 式(1)、(2)、(3)得气缸开门拉力： T=鲁 ⋯⋯⋯⋯⋯(7) f钢：f=15：20 即f钢一÷f 故公式(7)为： ⋯ T= 慧 ⋯⋯⋯⋯⋯．．(8) 按装石子最大粒径为 80ram，卸料 口尺寸为：1000 故有：A=(25—8)×(100—8)一1564cm X一 (25+ 100—2×8)一218crn r石 一2．Ot／m。一0．00196kg／cm。 4石一45‘ R ——卸料门回转半径 R 一 40cm R —— 气缸在起始位置距回转中心的垂直距离 R1= 38cm 将以上数据代入公式(8) 1、 r 40×3×0．002×15640×ft．81×1O0 ～ _ 3 X4 I -sin 45~ 一 1013N 依据T选择气缸型号为qi~s8o×300--S，按压力 为0．4MPa时计算理论作用拉力为：T一1880N>T石 一1013N所选气缸可行。 为了方便计算现将砂、石、水泥三种物料的常用值 列表 2如下： 表 2 参 数 物料密度 物料内摩擦角 材料名称 (T) (Ijf，) (t／m ) (。) 水泥 1．3 40 砂(干 1。8， · 32 砂 (湿 ) 1 6 ． 卵石 1．9 45 碎石 2．0 45 f钢，f一15：20 f钢为物料与钢材之间的摩擦系数 f为物料为内摩擦系数 ：lFtg甲 5．小结 ． 本文是以混凝土配料机构中贮料斗用扇形闸门的 情况为例计算的。实际上，混凝土搅拌站或配料站的l配 料机构贮料斗的给料设备，不仅仅使用扇形柯门，还有 使用颚式闸门，皮带给料机等。通过 以上举例计算，本 人认 为不管贮料斗卸料 口形状怎样 ，给料设备是何种 形式 ，都可依此顺序计算所贮物料对给料设备的压应 力，然后再计算出开关门所用的推拉力或者皮带给料 维普资讯 http://www.cqvip.com ⋯ 年 · 学碳型 l 一 I] 南 局部坐标转换法建立栅赫结构动力学檩型 童桦 ，f 乏 丁产_／J 关键词 局部坐标转换法 动力学模型 1 引言 在机械结构动力分析中，为了便于与具体结构参 数相联 系，通常需要建立结构在物理坐标下的动力学 模型，即物理模型。建立物理模型的主要方法是解析法 和转换法。解析法中最主要的是有限元方法，由于解析 法本身不能确定结构阻尼、结构部件之间结合面的动 态特征 以及边界条件等，因此这类方法存在很大的局 限性 。 转换法的基本思想是先用实验模态分析方法建立 结构模态模型或响应漠型，然后利用这两类模型与物 理模型的内在联系，用各种方法将它们转换为物理模 型。近年来国内外学者已先后提出一些转换方法，如坐 标转换法⋯、状态空间法 、直接测量法 。 和待定系数 法“ 等等。这些方法都是试图建立整体结构的物理模 型，因此存在待定参数多、实验和计算工怍量大以及转 换结果对实验误差比较敏感等问 题 快递公司问题件快递公司问题件货款处理关于圆的周长面积重点题型关于解方程组的题及答案关于南海问题 ，只能适用 于比较 简单的结构。 实际上，机械结构的修改往往只能在一些局部部 位进行，因此我们没有必要建立整体结构的物理模型。 本文针对这一特点，提出了一种基于结构模型的局部 坐标转换法，其基本思想是只将待修改部件的模态模 型转换为物理模型，而其它部件仍保持为模态模型，这 种转换方法可看作是坐标转换法和状态空间法的一种 改进，它具有如下特点： 待定参数少 只需结构少量低模态参数即可完成 坐标转换，克服了坐标转换法和状态空间法待定参数 多、需要实测结构完全摸态参数等缺点。 应用范围比较广 既用于结构建模，也可用于识 别结合面参数的部件物理参数。 2 识别原理 我们将结构需要修改的部件定义为待识别子结 构，而将结构除待修改子结构以外的部分也作为一个 子结构，称为主子结构。局部坐标转换法的思想是对待 识别子结构 用待定物理参数表示其质量、刚度与阻尼 矩阵，对主子结构则用计算或模态测试确定其模态参 数，然后用复模综合技术将待识别子结构与主子结构 相结合，从而建立起整体结构在模态⋯⋯物理混合坐 标下的动力学模型，最后利用整体结构模态测试结果 识别出待定物理参数。 不失一般性，我们仅考虑一个待识别子结构与主 子结构的综合。待识删子结构与主子结构的对接情况 有两种，一种是刚性对接；一种是以弹簧和阻尼器相对 接，称为柔性对接。 整体结构运动方程为： rAum }+[-I-B ㈢+㈥+ (1) 式中 一 [ 。 ： ] [Ao 一 Mu]' 一 ] 机功率的大小。对于像悬臂拉铲型式 凝土搅拌站的配 料机构，可认为卸料I’1位于料斗侧面 ，类似于图2中 b 所示情况，此时可参照公式(4)计算配料机构开门的拉 力，以选取开门气缸『内型号 ，达到合理设计配料机构之 目的。 参考资料 1．《混凝土机械与桩工机械》 哈尔滨建筑 工程 路基工程安全技术交底工程项目施工成本控制工程量增项单年度零星工程技术标正投影法基本原理 学院 西安冶金建筑学院合编 2．《机械工程手册》 机械] 程手册 电机工程 手册编辑委员会 】5 维普资讯 http://www.cqvip.com